二倍角公式講義-高一上學(xué)期數(shù)學(xué)人教A版

二倍角公式在三角函數(shù)的知識(shí)體系里，二倍角公式猶如一把精巧的鑰匙，為我們打開(kāi)了深入探究三角函數(shù)奧秘、解決復(fù)雜數(shù)學(xué)問(wèn)題的大門。它將角度的倍數(shù)關(guān)系與三角函數(shù)值緊密相連，極大地簡(jiǎn)化了眾多涉及角度變化的數(shù)學(xué)運(yùn)算。一、正弦二倍角公式推導(dǎo)我們從兩角和的正弦公式sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ出發(fā)。當(dāng)β=α?xí)r，就得到了二倍角的情況。即sin2α=sin(α+α)=sinαcosα+cosαsinα=2sinαcosα。這便是正弦二倍角公式sin2α=2sinαcosα，它簡(jiǎn)潔地表明了一個(gè)角的二倍的正弦值與該角自身正弦、余弦值的乘積關(guān)系。二、余弦二倍角公式推導(dǎo)同樣基于兩角和的余弦公式cos(α+β)=cosαcosβsinαsinβ，當(dāng)β=α?xí)r：cos2α=cos(α+α)=cosαcosαsinαsinα=cos2αsin2α。又因?yàn)楦鶕?jù)同角三角函數(shù)的平方關(guān)系sin2α+cos2α=1，即sin2α=1cos2α，將其代入上式可得：cos2α=cos2α(1cos2α)=2cos2α1；或者把cos2α=1sin2α代入cos2α=cos2αsin2α，得到cos2α=(1sin2α)sin2α=12sin2α。所以，余弦二倍角公式有三種形式：cos2α=cos2αsin2α=2cos2α1=12sin2α。這三種形式在不同的數(shù)學(xué)問(wèn)題情境中各有其便捷之處，為我們靈活解題提供了多樣選擇。三、正切二倍角公式推導(dǎo)依據(jù)正切函數(shù)的定義以及正弦、余弦的二倍角公式來(lái)推導(dǎo)正切二倍角公式。，把sin2α=2sinαcosα，cos2α=cos2αsin2α代入可得：，分子分母同時(shí)除以cos2α（這里要求cosα≠0），得到：于是，正切二倍角公式為。四、公式應(yīng)用舉例（一）求值問(wèn)題例1：已知，，求sin2α，cos2α，tan2α的值。分析：先根據(jù)已知條件求出cosα的值，再代入二倍角公式計(jì)算。解：因?yàn)?，，根?jù)sin2α+cos2α=1，可得：根據(jù)正弦二倍角公式sin2α=2sinαcosα，則根據(jù)余弦二倍角公式cos2α=12sin2α，根據(jù)正切二倍角公式，（二）化簡(jiǎn)問(wèn)題例2：化簡(jiǎn)。分析：觀察式子可發(fā)現(xiàn)它符合平方差公式的形式，先利用平方差公式展開(kāi)，再結(jié)合余弦二倍角公式化簡(jiǎn)。解：。因?yàn)閏os2α+sin2α=1，且cos2αsin2α=cos2α，所以。（三）證明問(wèn)題例3：證明。分析：分別對(duì)等式左邊各項(xiàng)利用二倍角公式進(jìn)行化簡(jiǎn)，逐步推導(dǎo)至與右邊相等。解：左邊=（利用正弦、余弦二倍角公式）=再根據(jù)半角公式，所以左邊=，等式得證。二倍角公式貫穿于三角函數(shù)學(xué)習(xí)的各個(gè)方面，無(wú)論是簡(jiǎn)單的求值、復(fù)雜的化簡(jiǎn)，還是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖C明問(wèn)題，它都發(fā)揮著不可替